Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции по Метрологии - файл 1.DOC


Лекции по Метрологии
скачать (554.4 kb.)

Доступные файлы (7):

1.DOC1236kb.25.01.2005 18:13скачать
3.5.1.doc370kb.13.03.2004 11:14скачать
4.DOC918kb.25.01.2005 23:28скачать
6.DOC420kb.25.01.2005 18:11скачать
7.1.DOC759kb.25.01.2005 18:15скачать
7.5.doc597kb.25.01.2005 18:14скачать
Содержание.doc56kb.25.01.2005 17:53скачать

содержание
Загрузка...

1.DOC

  1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Л Е К Ц И И

по дисциплинеМетрология и информационно-измерительная техника ”

Для первого потока ЭлМФ

лектор проф Солопченко Г.Н.
1. Введение.
1.1 Метрология и метрологическое обеспечение
Метрология (metrology) - сфера деятельности и наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Измерение (measurement) - познавательный процесс, заключающийся в нахождении численного значения измеряемой величины (of a measurand) опытным путем с помощью специальных технических средств, называемых средствами измерений.

^ Измеряемая величина (measurand) - величина, подлежащая измерению.

Величина (quantity)- свойство (атрибут) физического объекта (явления, вещества, изделия, биологического объекта), которое может определяться количественно.

^ Размер величины (size of a quantity) - количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию “величина”.

Значение величины (value of a quantity) - выражение размера величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

^ Единица величины (unit of a quantity)- величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице.

Единство измерений (traceability of a measurement) - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Достижение единства измерений приводит к обеспечению взаимного доверия к результатам измерений вне зависимости от места их выполнения. Подобное состояние измерений приобретает особое значение для научного, технического и экономического сотрудничества и торговли, при разрешении спорных вопросов и претензий как внутри стран, так и на межгосударственном уровне. Не случайно поэтому первым межгосударственным соглашением в истории нашей планеты, подписанным 20 мая 1875 года, явилась Метрическая Конвенция, а первой межправительственной организацией - Международное Бюро Мер и Весов (МБМВ или в латинской аббревиатуре французского происхождения - BIMP).

Государственное управление по обеспечению единства измерений в Российской Федерации осуществляет Государственный Комитет РФ по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт РФ) через Государственные научные метрологические центры (метрологические институты), территориальные органы государственного метрологического надзора, действующие во всех субъектах федерации, а также через метрологические службы юридических лиц, аккредитованные в установленном порядке.

^ Метрологическое обеспечение (metrological assurance) - установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений, которые выполняются во всех без исключения сферах деятельности человека.

Метрологическое обеспечение отраслей науки и промышленности, экологического мониторинга, здравоохранения, торговли, контроля безопасности, вооружений и судебного производства заключается в выполнении следующих основных функций:

- разработка, изготовление и хранение государственных эталонов, воспроизводящих единицы измеряемых величин,

- осуществление международных сличений государственных эталонов, передача размеров единиц величин рабочим средствам измерений,

- разработка законодательных актов и нормативных документов в области метрологии и практических измерений, контроль за их исполнением,

- разработка и промышленный выпуск рабочих средств измерений,

- контроль за состоянием и сохранностью декларированных производителем метрологических свойств средств измерений, выпускаемых из производства, а также находящихся в эксплуатации или на хранении,

- выполнение рабочих измерений во всех сферах деятельности и в отраслях народного хозяйства,

- разработка методик выполнения измерений, включающих в себя методики оценки характеристик погрешностей результатов измерений, выполнение измерений, контроль за исполнением методик выполнения измерений.

Основные работы по метрологическому обеспечению, выполняемые в интересах государства, а именно, разработка и хранение государственных эталонов, фундаментальные исследования в области метрологии, разработка государственных нормативных документов, государственный метрологический надзор подлежат обязательному государственному финансированию. При разработке федеральных и иных государственных программ, в том числе, программ создания и развития производства оборонной техники в них должны быть предусмотрены разделы метрологического обеспечения.

К подобным программам относятся программы обеспечения всех видов безопасности населения по отношению к причинам техногенного, экологического, медицинского, преступного и иного характера.
^ 1.2. Роль и значение измерений и метрологии в развитии общества
Измерение становится важным видом человеческой деятельности еще на раннем этапе развития торговли, строительства, землевладения и навигации. Этот этап начался задолго до наступления новой эры в древних царствах: ассиро-вавилонском и в Египте .

На ранних стадиях измерительный процесс заключался в простом счете количества содержания той или иной меры в измеряемой величине. Позднее, как свидетельствуют результаты многочисленных археологических исследо­ваний, под влиянием хозяйственной необходимости в древней Вавилонии, в древнем Египте, не говоря уже о древней Греции и Риме, материальное обеспечение измерений заключалось в изготовлении и хранении мер, в основном, мер длины, объема и массы, а также в организации процесса сопоставления значения измеряемой величины с мерой. Тем не менее несмотря на сильное влияние стройной системы древнеегипетских мер, которая сложилась примерно в III веке до н.э, в разных государствах системы мер различались, Позже превалирующую роль начали играть системы мер, складывавшиеся в древней Греции и Риме, но до унификации мер было еще далеко, и при выполнении торговых операций это создавало значительные трудности, которые преодолевались специальными соглашениями о согласовании мер. Древним прототипом одной из задач современной законодательной метрологии была задача согласования этих мер. Кроме того осуществлялись и надзорные действия, имевшие целью предотвращение злоупотреблений при измерениях.

Насколько важными были во все времена вопросы обеспечения единства и правильности практических измерений, свидетельствует такой авторитетный источник, как Библия, где содержатся многочисленные указания об этом. Приведем лишь два из них.

“Гиря твоя должна быть точная и правильная, ... , чтобы продлились дни твои на Земле, которую Господь, Бог твой дает тебе” (Второзаконие, гл. 25, ст. 14).

“Неодинаковые весы, неодинаковая мера, то и другое - мерзость перед Господом” (Притчи Соломоновы, гл. 20, ст.10).

Вплоть до XV века надзор за единством и правильностью измерений, за сохранностью образцовых мер осуществляло духовенство. Образцовые меры находились на ответственном хранении в храмах, а для практического использования рассылались официальные копии этих мер с удостоверением их правильности. Наряду с этим существенную регулирующую роль в области измерений играли директивные акты руководителей государств. В частности, большое историческое значение для становления единства измерений в России сыграла деятельность князей Владимира (Устав о церковных судах, X век), Святослава Ярославича (“золотой пояс”, как мера длины, XI век), Всеволода Мстиславича (“Устав о церковных судах и о людех и о мерилах торговых” 1134 - 1135 г.г.), царей Ивана Грозного и Петра Великого. Так, князь Всеволод Мстиславич, как это ранее делал Владимир, поручал “блюсти ... мерила и спуды и звесы и ставила” высшим церковным иерархам, и наказывал им, чтобы они заботились о сохранности порученных мер, “якоже и о душах человеческих”.

Основная научная деятельность в области измерений и обеспечении их единства в период времени до XV века состояла в попытках сопоставления и гармонизации систем мер, применяемых в государствах, ведущих торговые отношения. Примером такой деятельности могут служить сопоставительные измерения, которые производил дьякон Игнатий в 1389 году в Иерусалимском храме и в храме близ Истры.

Среди выдающихся достижений в области практических измерений следует отметить угловые измерения, выполненные Улугбеком в своей гигантской обсерватории близ Самарканда. В результате этих измерений задолго до изобретения оптических линз Улугбеку удалось построить карту звездного неба с погрешностью, не превышающей одной угловой минуты.

Начиная с XVII - XVIII веков в связи с ускорением развития науки и техники и для удовлетворения растущих потребностей в измерениях номенклатура измеряемых величин и соответствующих мер начала расширяться в точном соответствии с известным высказыванием Г.Галилея “Измеряй все доступное измерению и делай доступным все недоступное ему”. Появилась необходимость в измерении температуры, давления, плотности, скорости, ускорения, магнитных, а затем и электрических величин. Стали совершенствоваться методики выполнения измерений, появились новые средства измерений, создание которых и методики их применения нуждались в существенной теоретической поддержке. В области измерений и метрологии в XVIII веке вели исследования М.В.Ломоносов, Г.В.Рихман (электрометр и принцип преобразования электрических величин в силу), Л.Эйлер (теория весов), И.Ньютон (исторические исследования древнеегипетских мер [7]), И.И.Ползунов (водяной манометр), А.К.Нартов (приборы для измерения механических величин) и многие другие. С другой стороны, совершенствование методов и средств измерений способствовало новым изобретениям и открытиям, ибо “каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить” (Кельвин). Среди многих известных примеров, подтверждающих это обстоятельство, можно назвать нормальную плотность распределения случайных величин, выведенную Гауссом на основе анализа разброса результатов многократных измерений, что явилось началом теории вероятностей, закон движения планет и закон земного притяжения, полученные Кеплером по результатам измерений траекторий планет, периодический закон Д.И.Менделеева, установленный им по результатам измерения масс атомов химических элементов, открытие Н.Бором “тяжелой воды” на основе точных измерений плотности воды, опыты и открытия Майкельсона, по результатам которых были развиты новые науки: спектроскопия и волновая оптика, эксперименты Ампера, Вольта, Кулона и многие другие.

Замечательным примером использования естественного измерительного прибора может служить предсказание Адамса и Леверье в 1845 году и последующее обнаружение астрономом Галле в 1846 году в предсказанном месте планеты Нептун по результатам точных измерений отклонения орбиты Урана от теоретической траектории. Роль измерительного прибора выполняла солнечная система, роль стрелки или индикатора - орбита Урана. Математической моделью служила совокупность расчетных орбит известных в то время планет.

Отмеченный выше значительный подъем науки и техники в XVIII потребовал усовершенствования и гармонизации системы мер. С этой целью в России в 1736 году была образована Комиссия об учреждении весов и мер под председательством графа М.Г.Головкина. Экспериментальной базой этой Комиссии служила лаборатория А.К.Нартова. В завершение этого столетия во Франции была создана метрическая система мер, принятая в настоящее время в большинстве стран. В дальнейшем XIX и XX столетия ознаменовались радикальным продвижением в направлении к унификации мировой системы мер. В 1842 году в России было создано Депо образцовых мер и весов во главе с академиком А.Я.Купфером, которое затем было преобразовано в Главную палату мер и весов, ныне - ВНИИМ им. Д.И.Менделеева. С 1892 по 1907 год Главную палату мер и весов возглавлял Д.И.Менделеев. В 1875 году было образовано Международное бюро мер и весов (МБМВ) - первая среди всех междуна­родных организаций на нашей планете. В этом же году первые 17 стран и среди них - Россия подписали Международную метрическую конвенцию. В насто­ящее время эта конвенция подписана уже 48 странами.

Фантастическое ускорение научно - технического прогресса в XX веке и связанные с этим не всегда удовлетворяющиеся потребности в измерениях вызывают повышенный интерес к развитию методов и средств измерений, ибо “новые средства измерений знаменуют собой настоящий прогресс” (Б.С.Якоби, 1857 г.). Предназначение теории измерений в этой ситуации - теоретическое обеспечение создания новых средств измерений, разработка прогрессивных методов выполнения измерений и обработки результатов, разработка эталонов на новых физических принципах, опирающихся на физические константы, расширение номенклатуры величин, поддерживаемых эталонами.
^ 1.3. Современное состояние измерительных информационных технологий
За истекший XX век стремительно расширилась номенклатура величин, в измерении которых нуждались фундаментальные и прикладные науки, промышленность, медицина, торговля. По данным АН СССР, уже в 1970 году перечень величин, подлежащих измерениям в науке, народном хозяйстве и в социальных сферах, содержал более 2000 наименований. Менее чем за два предшествующих столетия измерения, методы измерений и измерительные инструменты прошли путь развития от простейших измерений длины (строительство, землепользование), массы, объема (торговля), углов (навигация, астрономия) к измерению электрических величин (заряд, сила тока, напряжение) и далее в течение XX века - до сложнейших измерительных информационных технологий, в которых используются последние достижения физики и самые совершенные средства вычислительной техники: от микропроцессоров до компьютерных сетей.

^ Измерительная информационная технология - (measuring information technology) - технология подготовки и выполнения измерений, включающая в себя описание приемов осуществления информационного взаимодействия средств измерений с объектом, а также методов получения, обработки, представления и передачи количественной информации о значениях измеряемых величин и обеспечивающая требуемую достоверность и сохранность этой информации.

Современные измерительные информационные технологии (ИИТ) являются подмножеством информационных технологий (см. рис. 1). Специфическими признаками, выделяющими ИИТ из общего многообразия информационных технологий, являются:

- ярко выраженные познавательные цели и функции,

- получение первичной информации в результате специально организованного физического взаимодействия с объектом,

- особая ответственность за достоверность измерительной информации, возложенная действующим законодательством.

Продукцией ИИТ являются результаты измерений, которые “пос­тавляются” для использования в иных информационных технологиях в качестве исходной информации.

На рис. 2 в укрупненном виде представлено функционирование (поведение) любой технической, управленческой, социальной или биологической системы, как последовательность операций, первой среди которых является получение первичной информации от объекта в результате информатив­ного взаимодействия с ним. Конкретная форма, в которой исполняется эта первая операция в той или иной сфере деятельности, различна. При научных исследованиях, при разработке, производстве и эксплуатации промышленных

объектов, технических средств, транспорта, систем управления, при экологическом мониторинге, во многих других сферах первой операцией являются измерения. В поведении человека или иной биологической системы источником первичной информации являются органолептические измерения, в армии - разведывательные действия, в социальных и государственных системах - социологический опрос. Понятно, что конечный результат действий в сильной степени зависит от качества информации, получаемой на первом этапе, поэтому к ней должны предъявляться весьма высокие требования.

Обеспечение взаимного доверия к результатам измерений в таких сферах, как торговля, экология, научно-техническая кооперация, Интерпол, является важнейшим фактором для развития международного сотрудничества. Решение этой задачи в масштабе планеты достигается, благодаря созданию, совершенствованию, хранению и международному сличению государственных эталонов, разработке единых правил и норм выполнения измерений. Эти задачи решаются на основе межправительственных соглашений под методическим руководством международных метрологических организаций, среди которых в первую очередь следует назвать Международное Бюро Мер и Весов (МБМВ, создано 20 мая 1875 года в день подписания метрической конвенции) и Международную Организацию Законодательной Метрологии (МОЗМ, создана в 1963 году). Деятельность этих организаций поддерживается международной организацией по стандартизации (ИСО). С ними тесно сотрудничает Международная Электротехническая Комиссия (МЭК). Кроме этих глобальных организаций созданы и действуют региональные организации на территориях Европы, Северной Америки, Азии и других континентов.
^ 1.4. Номенклатура основных величин, подлежащих измерениям

в электротехнике, электроэнергетике и электронике
В электротехнике, электроэнергетике и электронике измерению подлежат:

- все электрические величины (сила тока, напряжение, параметры переменного тока и напряжения, электрические мощность и энергия, поверхностный и объемный электрический заряд, электрические характеристики материалов, параметры электрических, магнитных и электромагнитных полей, параметры электрических цепей - сопротивление, индуктивность, емкость, и многие другие),

- состав и свойства электротехнических и других материалов,

- температура от 4К до 2000К и выше,

- масса, сила, деформации, моменты вращения и торможения,

- давление, скорость и расход жидкостей и газов,

- параметры вибраций (виброперемещения, виброскорость и виброускорение),

- скорость вращения,

- линейные и угловые перемещения,

- уровень и доза радиации,

- акустические величины,

- параметры окружающей среды, влияющие на безопасность жизнедеятельности работников,

- параметры промышленных выбросов, подлежащие экологическому мониторингу,

и многое другое в широком диапазоне изменения измеряемых величин при разнообразных рабочих условиях эксплуатации оборудования.

^ 1.5. Номенклатура параметров среды жизнедеятельности,

подлежащих измерениям
Перечень параметров среды жизнедеятельности, подлежащих измерениям, заимствован из справочника “Метрологическое обеспечение безопасности труда” (В 2 томах, ред. И.Х.Сологян, М.: Издательство стандартов, 1998, 1999 г.) и приводится в таблице 1.

Таблица 1

^ Параметры среды жизнедеятельности, подлежащие измерениям

Наименование параметра, подлежащего

измерению

Диапазон измерения

Требова-ния к точ-

ности

1. Параметры электрического тока, напряжения, электрического и магнитного полей

1.1. Постоянное напряжение В

длит-сть воздействия 1 с

длит-сть воздействия 0,1 с

1.2. Переменное напряжение, 50 Гц (действ.знач.) В

длит-сть воздействия 1 с

длит-сть воздействия 0,1 с

1.3. Постоянный ток А

1.4. Переменный ток , частота 50 Гц А

1.5. Напряженность электростатического поля кВ/м

1.6. Напряженность магнитного поля, кА/м

1.7. Индукция магнитного поля Тл

1.8. Напряженность электромагнитного поля кВ/м

частота f < 50 Гц

50  f < 1000 Гц

1000  f < 12000 Гц

12000  f < 60000 Гц

0.06  f < 300 Мгц

2. Параметры вибрации

2.1. Среднеквадр. значение виброскорости м/с

2.2. Среднеквадр. значение виброускорения м/с2

3. Параметры шума

3.1. Звуковое давление инфразвука 2  f <40 Гц дцБ

3.2. Звуковое давление звука 40  f < 8000 Гц дцБ

3.3. Звуковое давление ультразвука дцБ

4. Параметры атмосферного воздуха

4.1. Температура 0С

4.2. Относительная влажность %

4.3. Давление воздуха Па

4.4. Скорость движения воздуха м/с



40 (допуст. уров.)

650 (допуст. уров.)
36 (допуст. уров.)

650 (допуст. уров.)

0.015 (допуст.уров.)

0.006 (допуст.уров.)

0.3 - 2500

0 - 1600

0 - 2.0
0  1000

0  1000

0  1000

0  1000

0  1000
0 0.1

0 3
0  110

0  110

0  110
10  30

40  60

(0.8  1.3)105

0  5



(0.51.5)%

- “ -

- “ -

- “ -

- “ -

- “ -

(1020)%

(1020)%

(510)%

3%
5%

5%

5%

5%

5%

5%
(35)%

(35)%
0.5

0.5

0.5
0.5

5

2102

0.1


Продолжение таблицы 1

Наименование параметра, подлежащего

измерению

Диапазон измерения

Требова-ния к точ-

ности

4.5. Пылевой фактор мг/м3

4.6. Концентрация токсичных газов

5. Параметры излучений

5.1. Интенсивность теплового излучения Вт/м2

5.2. Излучения оптического диапазона Вт/м2

в том числе: яркость видимого света Кд/м2

освещенность видимым светом лк

5.3. Ионизирующие излучения Р/час

5.4. Аэроионизация 1/см3

5.5. Инфракрасная радиация Вт/м2

5.6. Ультрафиолетовая радиация Вт/м2

5.7. Лазерное излучение лк

5.8. Опасные факторы взрыва и пожара

0  10

Зависит от вида газа
10  1000

0  500

0  4000

0  3000

(0.01107)

(102 106 )

1 500

10-4 10-2

10-2 103

25%


5%

(10  0)%

<10%

<5%

25%

50%

(15 50)%

15%

20%



Методы и средства измерений, допускаемые нормы параметров устанавливаются стандартами Системы Стандартов Безопасности Труда (ССБТ, обозначение стандартов этой системы: ГОСТ 12.Х. ХХХ “ССБТ. Название стандарта”), стандартами Государственной Системы обеспечения единства измерений (ГСИ, обозначение стандартов этой системы: ГОСТ 8.ХХХ “ГСИ. Название стандарта”), стандартами на объекты промышленности, продукцию, виды работ.
^ 1.6. Средства измерений, разновидности
Качество выполняемых измерений в значительной степени определяется качеством применяемого технологического оборудования и корректностью его использования в измерительных технологиях.

Используемое технологическое оборудование:

- измерительные инструменты - средства измерений - основное оборудование,

- вспомогательное оборудование, в том числе, средства вычислительной техники - компьютеры, процессоры, микропроцессоры, периферийные устройства.

^ Средство измерений (measuring instrument) - техническое средство, предназначенное для выполнения измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.

^ Метрологические характеристики (metrological characteristics) - характеристики свойств средств измерений, оказывающих влияние на результаты и погрешности измерений.

Качество основного технологического оборудования - средств измерений определяется его метрологическими характеристиками, их сохранностью во времени и независимостью от действия внешних влияющих факторов.

Средства измерений подразделяются на следующие 4 вида.

Мера (material measure) - средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины одного или нескольких заданных размеров с нормированной точностью.

^ Однозначная мера - мера, воспроизводящая физическую величину одного размера. Например, гиря, стержень длиной 1 метр, нормальный элемент, катушка сопротивления размером 1 Ом, стандартный образец двухкомпонентного вещества (газа, жидкости, сплава).

^ Многозначная мера - мера, воспроизводящая одну физическую величину нескольких размеров. Например, набор гирь разной массы, магазин сопротивлений.

Стандартный образец - средство измерения в виде вещества (материала), состав или свойство которого установлены при аттестации.

Калибратор - многозначная мера, как правило, допускающая управление от компьютера.

^ Измерительный прибор (measuring instrument) - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой величины в форме, доступной для непосредственного восприятия оператором.

Аналоговые и цифровые измерительные приборы отличаются видом представления (индикации) значений измеряемой величины. Множество значений, которые представляет индикатор аналогового прибора, - непрерывно. Самыми распространенными аналоговыми измерительными приборами являются стрелочные измерительные приборы, в которых отсчет значения измеряемой величины осуществляется по взаимному положению стрелки (или иного указателя) и материальной шкалы. При этом чаще всего подвижная стрелка перемещается относительно неподвижной шкалы. Иногда подвижной является шкала, а стрелка (указатель) неподвижна. В некоторых аналоговых приборах (например, ртутных термометрах) значение измеряемой величины преобразуется в длину визуально фиксируемого отрезка, снабженного шкалой.

Индикатор цифрового прибора является цифровым и представляет результаты измерений в единицах измеряемой величины из дискретного множества значений, разделенных, как правило, одинаковыми интервалами, называемыми интервалами квантования. Ширина интервала квантования есть не что иное, как погрешность округления, и обратно пропорциональна количеству разрядов кода (как правило, десятичного), применяемого в конкретном приборе.

^ Измерительный преобразователь (measuring transducer) - средство измерений, предназначенное для взаимнооднозначного преобразования сигнала измеряемой величины или сигнала измерительной информации, действующего на входе преобразователя, в выходной сигнал, удобный для дальнейших преобразований, обработки, передачи и (или) хранения.

^ Сигнал измеряемой величины - изменяющаяся во времени измеряемая величина. Сигнал измеряемой величины - частный случай сигнала измерительной информации.

^ Сигнал измерительной информации - сигнал, функционально взаимно однозначно связанный с сигналом измеряемой величины.

Выходной сигнал измерительного преобразователя не может быть непосредственно воспринят оператором без применения индикатора.

Датчик (сенсор, первичный измерительный преобразователь) - измерительный преобразователь, на который непосредственно действует измеряемая величина. Под действием измеряемой величины датчик вырабатывает сигнал измерительной информации, то есть сигнал, функционально взаимнооднозначно связанный с сигналом измеряемой величины.

Измерительными преобразователями кроме датчиков являются усилители, фильтры (вторичные измерительные преобразователи), коммутаторы, преобразователи непрерывных (аналоговых) величин в цифровой код (аналого-цифровые преобразователи, АЦП), преобразователи цифрового кода в аналоговый сигнал тока или напряжения (цифроаналоговые преобразователи, ЦАП).

Примеры измерительных преобразователей: термопара, измерительный трансформатор, измерительный усилитель, термометр сопротивления, датчики давления, параметров вибраций, скорости газа и пр.

^ Измерительная информационная система (measuring information system) - средство измерений, предназначенное для измерения нескольких однородных или неоднородных величин и представляющее собой совокупность датчиков, измерительных преобразователей и вспомогательных устройств, функционирующих, как единое целое.

Типовая структура современных измерительных информационных систем (ИИС) представлена на рис. 3.

Обычно ИИС состоит из нескольких (до нескольких тысяч) измерительных каналов. Каждый канал представляет собой последовательное соединение измерительных преобразователей, первым из которых является датчик. С помощью коммутатора, управляемого от процессора, сигналы измерительной информации каждого из каналов поочередно подключаются на вход АЦП, на выходе которого при каждом таком подключении формируется числовой эквивалент значения соответствующей измеряемой величины, как правило, в двоичном коде. Полученные таким образом числа передаются в компьютер (или в

процессор), где выполняется сопоставление каждого из этих чисел со шкалой соответствующей измеряемой величины, представленной в компьютере в том же коде. В результате этого сопоставления формируются значения измеряемых величин в их единицах и тем самым выполняется прямое измерение. Последующие операции (математическая обработка, хранение, передача, визуализация результатов измерений) выполняется в соответствии с целями эксперимента компьютером и иными средствами, входящими в состав системы.

Многие современные ИИС строятся на базе компьютерных сетей. Диспетчеризация работы таких распределенных ИИС и обмен информацией выполняются с помощью сетевого программного обеспечения и средств межмашинной связи (телефонные каналы, радиоканалы, оптоволоконные линии связи, каналы спутниковой связи и другие). Для соединения с этими каналами предусматривается соответствующий модем.
^ 1.7. Характеристики качества результатов измерений
Результат любого измерения отличается от истинного значения измеряемой величины в силу следующих причин:

- несовершенство средств измерений,

- некорректное применение средств измерений, в результате которого могут изменяться свойства объекта,

- воздействие на средство измерений разнообразных мешающих факторов, называемых влияющими величинами.

^ Влияющая величина (influence quantity) - величина, оказывающая влияние на результаты и на погрешности измерений, но не являющаяся измеряемой.

Предположим вначале, что измеряемая величина не изменяется во времени, а ее истинное значение есть x. Пусть результат измерения, тогда разность есть абсолютная погрешность результата измерений.

Истинное значение измеряемой величины, конечно, неизвестно. Поэтому в последующем тексте этот термин используется в качестве модельного понятия, которое участвует в описании математической модели измерений и погреш­ностей измерений.

^ Абсолютная погрешность результата измерений (absolute error) - разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины, выражается в единицах измеряемой величины.

Значение абсолютной погрешности не может быть определено в виде числа из-за того, что истинное значение x измеряемой величины неизвестно. По этой причине результат каждого измерения содержит неустранимую неопределенность значения измеряемой величины, и поэтому на практике может идти речь только об оценке каких-либо характеристик погрешности измерений, но не значений погрешности. Наиболее распространенной характеристикой погрешности является интервал , ограниченный предельными или предельно допускаемыми значениями. Обычно принимают , то ест считают этот интервал симметричным относительно нуля: .

В общем случае погрешность измерения x может содержать систематическую и случайную составляющие.

^ Систематическая составляющая погрешности, систематическая погрешность) - погрешность, значения которой остаются неизменными при повторных измерениях одной и той же неизменной измеряемой величины в одинаковых условиях.

^ Случайная составляющая погрешности, случайная погрешность - погрешность, значения которой изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же неизменной измеряемой величины в одинаковых условиях.

При многократном измерении величины, истинное значение которой равно x, результаты измерений будут попадать на ось с различной плотностью, которая будет определяться характером случайной составляющей погрешности. Обычно с наибольшей плотностью результаты измерений группируются вблизи значения , где
  1   2   3   4



Скачать файл (554.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации